Projektid

Tippkeskuse eesmärk on edendada innovatsiooni ringmajanduses, keskkonnasõbralikku ja kohalikku ressurssi vajavate tehnoloogiate uurimise ning ühiskonna teadlikkuse tõstmise kaudu. Neljas töörühmas on järgmised uurimissuunad. Strateegilise mineraalse toorme rühm kaardistab kriitilisi materjale ja sekundaarseid ressursse jäätmevoogudes, et neid eraldada ja taaskasutada, minimeerides kahjulike jäätmete hulka. Süsiniku-põhise toorme töörühm arendab rohekeemial põhinevaid meetodeid võtme-kemikaalide ja taaskasutatavate plastide jaoks, hinnates ka nende keskkonnamõju. Ringsete tehnoloogiate tööstussiirde rühm fokusseerub skaleerimist võimaldavatele tehnoloogiatele vähendades jäätmeid ja edendades ringlussevõttu, käsitledes ka veepuhastust. Ringmajanduse ärirakenduste ning modelleerimise analüüsi rühm analüüsib jätkusuutlikke ärirakendusi ning toormete väärtusahelaid. Tippkeskuse interdistsiplinaarsus aitab luua Eestile ja Euroopale vajalikke ringmajanduslikke lahendusi.

Puit või siis lignotselluloosne biomass üldisemalt on kõige enimlevinud, kättesaadavaim, aga samas ka ainus jätkusuutlikke lahendusi võimaldav taastuvtooraine üha kasvava inimkonnaga planeedil. Puidu kolm põhipolümeeri - tselluloos, hemitselluloos ning ligniin, sisaldavad algkomponente, millest on võimalik toota kõrge väärtusastmega puidusuhkruid, tekstiilikiude, termoplastseid materjale ning peenkemikaale. Antud projektis viiakse edasi ensüümitehnoloogiate arendusi, kus ekstreemsetest kasvukeskkondadest pärit mikroobide ensüüme kasutatakse ligniini lõhustamiseks ja modifitseerimiseks, toksiliste fenoolsete ühendite keskkonnast eraldamiseks, ning tselluloosi puidusuhkruteks lagundamise ja lahustuva tselluloosi tehnoloogiates. Lisaks keskendutakse projektis tehnoloogiatele, kus arendatakse edasi nii kraft-ligniinil (tüüpiline paberitööstuse ligniin), hüdrolüüsi ligniinil ning sünteetilisel ligniinil põhinevaid poorseid materjale, termoplaste kui ka uue generatsiooni katalüsaatoreid.

"Projekti eesmärgiks on hästi koolitatud magistrid, kes vastavad biomajandussektori vajadustele ja kellel on võime välja töötada uuenduslikke ja jätkusuutlikke biopõhiseid tooteid ja bioprotsesse ning tagada nende lõimumine alternatiivsetesse väärtusahelatesse ja erinevatesse biomajanduse sektoritesse. Bioceb koosneb spetsiaalsest 2-aastasest (4 semestri) magistriõppe ühisprogrammist ja mille põhiosa on biotehnoloogiaalane süvakoolitus, mis hõlmab bioloogiliste ressursside mitmekesisust ja optimaalset kasutamist, bioprotsesse projekteerimist ja suurendamist ning biopõhiste toodete projekteerimist sihtturgude jaoks koos täiendava fookusega pehmete oskuste, sealhulgas projektijuhtimises. Säästvate ja ringleva biomajanduse süsteemide arengu soodustamiseks programm läheb biomassi töötlemise tehnilistest küsimustest kaugemale, pakkudes teadmisi rohelisest keemia põhimõtetest, sotsiaalmajandusliku ja keskkonnamõju hindamise vahenditest, reaalseid biomajanduse väljakutseid paindlike biorafineerimissüsteemide projektide teostamisel. Viis akadeemilist asutust teevad tihedat koostööd, et pakkuda ühisõppemooduleid nende olemasolevatelt akrediteeritud õppekavadelt. Lisaks on praktika ja magistritöö teostamiseks kaasatud strateegilised assotsieerunud partnerid (ELi ja EL-i välised ülikoolid, teadusasutused ja sotsiaal-majanduslikud organisatsioonid ja ettevõtlus partnerid, et anda oma panus õppekava väljundite saavutamisse.

Seoses COVID-19 pandeemia ning sellest tulenevate mõjudega ühiskonnale ja majandusele on märkimisväärselt suurenenud mure seoses võimalusega, et pahatahtlikud isikud võivad oma tulevastes plaanides naasta ohtlike ainete kasutamise juurde. Need mured on õigustatud Euroopas, kus CBRN Security Cycle mitmes aspektis on endiselt tehnoloogilisi lünki, eriti vähelenduvate keemiliste ründeainete (CWA-d) ja konkreetselt mittelenduvate bioloogiliste sõjaliste ainete (BWA-d) kiire avastamise, identifitseerimise ja seire seadmetes, peamiselt keerukates looduskeskkondades. Võrdlustehnoloogiad, sealhulgas IMS, GC-IMS ja Py-GC-IMS, suudavad võtta proovid ja identifitseerida kõige lenduvamad CWA-d sekunditega (IMS) või BWA-d mõne minutiga (Py-GC-IMS), isegi madalate ppbV kontsentratsioonide korral, kuid ei suuda tuvastada väga väikeseid doose vähelenduvaid toksilisi neljanda põlvkonna CWAsid (nt Novitšokid) ega eristada bioloogilisi fragmente kahjututest ainetest. Nende lünkade ületamiseks on vaja välja töötada uued väga selektiivsed ja tundlikud detektorid, mille tuvastuspiirid jäävad pptV vahemikku ja mis töötavad kõrgetel temperatuuridel (> 200 °C), et vältida vähelenduvate komponentide kondenseerumist, on kõrge 2D-lahutusvõimega ning töökindlad analüütilised meetodid. TeChBioT eesmärk on töötada välja universaalne tuvastustehnoloogia, mis põhineb kõrgtemperatuurilisel (HT) ioonmobiilsus-spektromeetrial (IMS) koos valikulise gaasikromatograafilise eellahutusega (GC) ja pürolüüsiga (Py), mis võimaldaks kiiresti detekteerida ja identifitseerida mittelenduvaid bioloogilisi ja vähelenduvaid keemilisi aineid. Uuenduslik tehnoloogia on kombineeritud tehisintellekti (AI) ja süvaõppe (DL) mudelitega, et vähendada 2D-spektriandmete mõõtmelisust ning võimaldada eristada baktereid, seeni, viirusi, vähelenduvaid keemilisi ründeaineid ja toksilisi tööstuslikke ühendeid pptV kontsentratsioonidel, mis põhinevad nende ainulaadsel sõrmejäljel keerulises keskkonnas.

Eesti olulisest maavarast, turbast, toodetakse hetkel peamiselt kasvusubstraate, mida eksporditakse Euroopa põllumajandusele. Pakume lisaks tehnoloogilisi lahendusi turbatootmise kaas/jääkproduktidest kõrge lisandväärtusega materjalide tootmiseks. Uurime ja rakendame kahte erinevat eksperimentaalset keemilist turba väärindamissuunda. Esiteks, süsiniknanomaterjalide tootmine, mille lai kasutusvaldkond ulatub biomeditsiinitehnikast optika ja elektroonikakomponentideni. Teiseks, ligniinipõhiste polümeeride tootmine keemiatööstuse tooraineks, bioplastiks või filtermaterjaliks. Mõlemad saadavad tooted seovad pikemaajaliselt süsinikku ning aitavad vähendada turbatööstuse süsinikujalajälge.

Projekti eesmärgiks on arendada uut tüüpi energiamaterjale: (1) MNC tüüpi elektroodkatalüsaatoreid süsinikdioksiidi taandamiseks; (2) uusi kaltsiumil põhinevaid elektrolüüte kaltsiumi akude jaoks; (3) nende materjalide katsetamine seadmetes; (4) Seadmeid (nt mitmekihilised filtrid) tuleb optimeerida suuremahuliste ja pöörduvate rakenduste jaoks. Selektiivsed adsorbendid, elektrokeemilised meetodid ja absorbendid haruldaste muldmetallide eraldamiseks ja jääkvee töötlemiseks.

See koostööprojekt on integreeritud põhiuuring, et (i) töötada välja ja häälestada lähenemisviisid CWA ja nende transformatsiooniproduktide kiireks avastamiseks ja ii) teha ettepanek dekontaminatsioonipreparaadi (de) kohta kiireks ja pöördumatuks saastest puhastamiseks nii madalaima mõjuga töötajatele kui ka keskkonnale. Disianitakse mitmekülgsed kaasaskantavad ja kasutajasõbralikud kõigi ilmastikutingimuste kindlas ja maastikule sobivad komplektid sertifitseeritud First Respondentidele ja muudele vabatahtlikele. Arendatavad meetodid ja formuleeringud põhinevad hiljutistel uurimistulemustel ja on välja töötatud vastavalt keskkonnasäästliku ja säästva keemia nõuetele, sealhulgas rohelise keemia metrikaatidele.

On suur oht, et koroonaviirus (SARS-CoV-2 jt) jätkab erivormides oma levikut, k.a seda, et ta levib otseste kokkupuudete kaudu pindadega ning see asjaolu nõuab tõhusaid steriliseerimismeetodeid ja -materjale. Etanoolist on kasu otsesel kokkupuutel, kuid oleme desinfitseerimiseks välja töötanud erinevaid laiema kasutusvõimalustega pindaktiivseid materjale. Uued desinfitseerivad preparaadid sisaldavad biolagunevaid koostisosi, mis jäävad pinnale märksa kauemaks, et inaktiveerida baktereid, viiruseid, seeni ja materjaliviirusi, sh. koroonaviirus. Uute toodete valik sisaldab: (1) POM/PLA komposiite, mis on valmistatud sulatatud ekstrusioonimeetodil ja mis sobivad hästi haigla sisekeskkonna kattematerjaliks; (2) eeterlike õlide nanoemulsioone, mis annavad võimaluse ravimite reguleeritud kohaletoimetamiseks; (3) töödeldud ülihüdrofoobseid materjale, (4) ligniinipõhiseid materjale (geelidena ja kiledena), millel on ka antiviraalseid ja antibakteriaalseid omadusi. Tegemist on arenguvääriliste toodete klassiga, mida meie Eesti ettevõtjad saaksid kasutusele võtta.